光化学还原制备IgG包裹的银纳米颗粒
一种还原法制备银纳米颗粒
一种还原法制备银纳米颗粒作者：任芝许令艳安辉温馨李松涛来源：《新一代》2019年第19期摘要：银纳米颗粒具有重要的等离激元特性，本文通过还原法制备得到Ag NPs，通过扫描电镜和原子力显微镜对制备得到的Ag NPs进行形貌观测，实验结果表明此方法制备的Ag NPs粒径在100-500 nm，呈现六角状，高度为100 nm。
关键词：等离激元;银纳米颗粒;制备局域表面等离激元（Local Localized Surface Plasmon Resonance， LSPR）是一种非传播型的电子振荡模式。
这种电子振荡模式，其过程受限在金属纳米结构的尺寸范围内，能够直接被自由空间中的光波的电场激发，因此具有丰富的光物理学特性。
图1是在入射光波的作用下，金属纳米球中自由电子的集体振荡的示意图[1]。
图1中，左边的粉色球状物体是金属纳米球，在外界光波的激发的作用下，其内部的电子发生振荡;蓝色正弦曲线和红色曲线分别代表某一时刻行进的光波（电磁波）的电场分布和磁场分布;在光波的电场的作用下，金属纳米球内部的电子重新分配。
在没有外加光波电场时，金属纳米球内部的电荷处于相对平衡的状态;当存在外加光波电场时，金属纳米球内部因外加电场的作用，存在极化电场，该极化电场对离开平衡态的自由电子施加一个回复力，因此自由电子在回复力作用下在平衡态附近来回振荡。
若入射光波的频率与自由电子的振荡频率相等，则两者产生共振，金属纳米球内部的电子的集体振荡的振幅达到最大，通常被称为局域表面等离激元共振，这种共振产生的特征效应主要表现为对入射光波的选择性吸收、对入射光波的散射增强和金属纳米球周围局域场的增强。
局域表面等离激元对金属纳米结构的尺寸大小、形貌、金属的种类以及外界环境介质的折射率均具有很强的依赖性[2]，这些特性使得局域表面等离激元共振光谱具有更宽的调谐范圍，产生了丰富的光物理学过程，并在SERS、SEF、太阳能电池及非线性光学等方面有着重要的应用[3-10]。
复合纳米银颗粒的方法
复合纳米银颗粒的方法复合纳米银颗粒是一种具有广泛应用前景的新材料，它结合了纳米技术和银材料的优势，具有优异的导电性、抗菌性和光学性能。
本文将介绍几种制备复合纳米银颗粒的常用方法。
一、化学还原法化学还原法是制备复合纳米银颗粒的一种常用方法。
首先，将银盐与还原剂溶解在溶剂中，经过加热反应，银离子被还原为纳米银颗粒。
为了改善其性能，可以在反应过程中加入其他材料，如聚合物或金属氧化物。
这种方法制备的纳米银颗粒具有均匀分散、尺寸可控和高度稳定的特点。
二、物理蒸发法物理蒸发法是另一种常见的制备复合纳米银颗粒的方法。
该方法通过蒸发技术将银源加热至高温，使其蒸发并在基底上凝结形成纳米颗粒。
这种方法制备的纳米银颗粒尺寸分布较窄，可以通过控制蒸发条件来调节颗粒尺寸和形状。
三、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种制备复合纳米银颗粒的简单有效的方法。
该方法通过将溶胶和凝胶过程相结合，使溶胶中的银离子形成纳米颗粒。
首先，通过化学方法制备银溶胶，然后通过凝胶过程使溶胶中的银离子聚集形成纳米颗粒。
这种方法制备的纳米银颗粒具有较大的比表面积和优异的催化性能。
四、微乳液法微乳液法是一种制备复合纳米银颗粒的独特方法。
该方法通过在溶剂中形成微乳液，将银盐转化为纳米银颗粒。
微乳液中的表面活性剂可以有效地控制纳米颗粒的尺寸和形状。
此外，通过调节微乳液的成分和条件，还可以制备出具有特殊形貌和功能的复合纳米银颗粒。
制备复合纳米银颗粒的方法有化学还原法、物理蒸发法、溶胶凝胶法和微乳液法等。
这些方法各有特点，可以根据实际需求选择合适的方法。
复合纳米银颗粒的制备将为电子器件、生物传感器、抗菌材料等领域的发展提供新的可能性。
随着纳米科技的不断进步，相信复合纳米银颗粒的应用前景将更加广阔。
化学还原法制备纳米银粒子及表征
塞 胃科 莓
化 学还原 法制备纳米银粒子及表征
荆 冲 （ 省盐城师 、 江苏 范学院 化工学院） 化学
摘要： 本文采用液相还原法 以硼 氢化钠作 为还原剂 ， 在十二烷基硫酸钠 表面保护剂 分子间存在位阻效应也增 大了颗粒间距离， 避免 了银颗 保护下合成 了采用一次还原、 二次还原制备不同粒径的纳米银， 用傅立叶红 粒间碰撞聚合长大。另外， Ｖ Ｐ Ｐ对银粉粒子形状的改善应 归于 Ｐ Ｐ Ｖ 外光谱（ ｒＲ）紫外 一可见分光光度计（ｖ ｖｓ、 ＦＩ 、 ｕ — ｉ 荧光分光度计等对纳米银，吸 附 了 Ｐ Ｐ分 子 的 银 晶核 具 ） Ｖ 的进行了表征。结果表 明： 纳米粒子稳定 ， 且二次还原粒径 明显长大。 有疏水性 ， 降低了表面 能， 使得反应后继续生成银原子在 晶核表面 关键词 ： 纳米银 化学还原法 二次还原
１ 实验 ． ２ １２１化学原法 化学还原 法一般是指在液相 条件下 ， ＿＿ 用还原剂 还原银 的化合物而制备纳米银粉的方法。 法是在溶液中加入分散 该 剂， 以水合肼 、 氢化钠、 硼 次亚磷酸钠 、 葡萄糖 、 抗坏血酸 、 双氧水等 作还原剂还原银 的化合物。 反应中， 分散剂可控制反应的过程 ， 降低 银粒子 的表面活性 ， 从而控制生成 的银微粒在钠米数量级。常用的 分散剂有 Ｐ Ｐ聚乙烯吡咯烷酮）Ｐ Ａ（ Ｖ（ 、 Ｖ 聚乙烯醇）明胶等。 、
０ 引 言
纳米粒子一般指尺寸在 １ ｍ 至 １０ ｍ 之间的粒子 ， ｎ ０ｎ 是处在原
子簇和宏观体交界的过渡区域。从一般的微观和宏观的观点看 ， 这 样 的系统 既非典型 的微观 系统 ， 非典 型的宏观系统 ， 亦 是一种典 型 的介观系统 。它具有一系列 新异的物理化学特性 ， 涉及到纳米材料 中所忽略或根本不具有的基本物理化学问题。金属纳米材料是纳米 材 料的一个重要 分支 ， 它以贵金属金、 、 银 铜为代表 ， 中因为纳 米 其 银具有很高的表面活性 、 表面能催 化性能和 电导热性能 ， 以及优 良 的抗茵杀菌活性 ， 在无机抗菌剂、 催化剂材料 、 电子陶瓷材料、 温 低 导热材料、 电导涂料等领域有广阔的应用前景而得到最多的关注 ， 如在化纤中加入少量 纳米 银， 以改善化纤制品的某些性能 ， 可 并使 其具有很强的杀菌能力 ： 在氧化硅薄膜 中） ／ 少量 的纳米银 ， 以 ｊｊ ０ｎ 可 使得镀这种薄膜 的玻璃有一定的光致发性 ， 用纳米银敷衍料涂烧伤 创面及久治不愈的痔疮 ， 可以收到 良好的效果。由于纳米银 的诸多 应用使 它的制备变得尤为重要。目前纳米银的制备方法主要有化学 温度下干燥箱里干燥 ， 制得二次还原 的纳米银粒子 ， 用于红外表征。 还原法、 沉积 法、 电极法、 蒸度法 、 机械研 磨法、 辐射化学还原 法、 激 ２ 结果 与 讨 论 光气相法、 光烧蚀法 、 激 微乳液法等。其 中化学还原法 因其设备简 单、 操作方便， 节能而成为制备的主要方法。本研究采用聚 乙烯吡 咯 烷酮（Ｖ ） Ｐ Ｐ作保护剂 ， 以抗坏血酸和硼氢化钠为还原剂， 采用连续 还原法制备银纳米粒子。
新型银纳米颗粒材料的制备与应用
新型银纳米颗粒材料的制备与应用银纳米颗粒是一种新型纳米粒子材料，受到了广泛的关注。
因为它的物理和化学性质的优良，因此被广泛地应用于各个领域，包括医学、化学、生物、环境和能源等方面。
这篇文章将介绍新型银纳米颗粒材料的制备方法和应用现状。
一、银纳米颗粒的制备方法银纳米颗粒的制备方法通常可以分为化学还原法、物理方法和生物合成法三种。
化学还原法是制备银纳米颗粒的主要方法之一。
其基本原理是通过金属银离子与还原剂反应得到银原子，并形成颗粒状或簇状的银纳米颗粒。
此方法可以控制颗粒的大小、形状和分散性，但具有一定的毒性和化学污染。
物理方法是通过物理手段得到银纳米颗粒，主要有蒸气凝聚法、溅射法和激光法等。
物理方法具有制备高纯度、多样性、可控性和动态性等优点，但成本较高，产出量相对较少。
生物合成法是一种新型的制备银纳米粒子的方法，其基本原理是用生物体代替还原剂，通过核酸、蛋白质和褐藻等生物物质作为还原剂，制备出颗粒形态多样、结构可控、绿色环保和生物相容性良好的银纳米颗粒。
二、银纳米颗粒的应用1. 医学方面银纳米颗粒在医学领域中有着广泛的应用。
在纳米粒子的尺寸范围内，银纳米颗粒具有卓越的抗菌性和杀菌性。
其与金属材料相比，具有更好的生物相容性和生物安全性，能够用于治疗感染、上呼吸道感染、手术伤口感染等方面。
同时，银纳米颗粒还有按需释放药物作用，可以作为药物载体，用于癌症和心血管疾病治疗等方面。
2. 材料科学银纳米颗粒在材料科学领域中也有广泛的应用。
它们可以作为催化剂，用于制备羧酸、羧酸酐和芳香族化合物等。
此外，在染料敏化太阳能电池、显示技术、传感器技术和智能涂层等方面也有着广泛的应用。
3. 环境保护银纳米颗粒在污水处理、环境保护和气体净化等方面有应用潜力。
例如，它们可以作为吸附剂，用于有机污染物的去除和杀灭细菌。
4. 能源领域银纳米颗粒在能源领域中也有着重要的应用。
例如，银纳米颗粒可以作为阳极催化剂用于燃料电池和金属空气电池中。
化学还原法制备纳米银颗粒及纳米银导电浆料的性能
Ｐ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｎ － ｉ ｅ ｎ ｕ ｔ ｅＰ ｓｅ ｒ ｐ ｒｉ ｆＮａ ｏ—ｓｌ ｒ Ｃｏ ｄ ｃ ｉ ａ ｔ ｅ ｖ ｖ
ａｄｎ ｈ ｓｈｒ ｃｄｔ ａｊｓ ｐ ａｕ ｆ ｈ ｏｌ ｄ ｙｔ ｄ ｉｇｐ ｏｐ ｏｉ ａｉ ｏ ｄｕｔ Ｈ ｖ ｅｏ ｔｅｃｌ ｉａ ｓｓ ｍ，ｓｖｒｎ ｎｐ ｒｃ ｓｗ ｒ ｐｅｉｉ ｔ ｃ ｌ ｏｌ ｅ ｉ ｅ ａ ｏ ａｔ ｌ ｅｅ ｒｃ ｔ ｅ ｌ ｉｅ ｐａ ｄ
（华 中科技大学 武汉光 电国家实验室 ，光电子科学与工程学 院 ， 武汉 ４ ０７ ３ ０ ４）
摘
要 ： 用化 学还 原法 ， 采 在水相 中 ， 氢化钠 为还 原 剂 ， 以硼 月桂 酸 为分散 剂 ， 通过还 原银氨 络合 物溶
液制备 了纳米银 胶体 ， 通过调节胶体 的 ｐ 之后 Ｈ值 ， 离 出了纳米银 颗粒 。Ｔ Ｍ 和 Ｘ Ｄ分析 表 明， 分 Ｅ Ｒ 该
Ｈ ａｈｎ ｎｖｒｔ ｏ ｃ ｎｅａｄＴｃ ｎｌ ｙ Ｗｕ ａ ３０ ４， ｈｎ ｕｚｏｇＵ ｉ ｓｙ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈｎ４０ ７ Ｃ ｉａ） ｅ ｉ Ｓ ｅ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｗ ｔｒｐ ａ ｅ ｉ ｅ ａ ｏ—ｃ ｌ ｉ ａ ｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｈ ｍｉａ ｅ ｕ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｗｉ ｏ ｉ ｍ ｓｒ ｃ ：Ｉ ａ ｅ ｈ ｓ ，ｓ ｖ ｒｎ ｎ ｌ ｏｌ ｄ ｗ ｓｐ ｅ ａ ｅ ｙ ｃ ｅ ｃ ｌ ｄ ｃ ｉ ｔ ｏ ｔ ｓ ｄ ｕ ｏ ｒ ｏ ｈ
ｂ ｒ ｈ ｄ ｉ ｅ ａ ｅ ｕ ｔｎ ，ｌｕｒｅ ａ ｉ ｓｄ ｓ ｅ ｓ ｎ ，ａ ｄ ｓｌｅ ｏ ｏ ｙ ｒｄ ｓｒ ｄ ｃａ ｔ ａ ｉ ｃ ｄ ａ ｉｐ ｒａ ｔ ｎ ｉｖ ｒ—ａ ｍｍｏ ｉ ｏ ｌｘ ａ ｉ ａｔ ｎ ａ ｃ ｍｐ ｅ ｓｍａ ｎ ｓ ｌ．Ｔｈ ｎ，ｂ ｅ ｙ
银纳米粒子的合成及其光学性质
银纳米粒子的合成及其光学性质近年来，纳米技术的快速发展促进了科技领域的进步。
纳米粒子作为纳米技术研究的重点之一，具有体积小、比表面积大、量子效应强等特点，已经在医学、环保、新能源、生物化学和光电技术中得到了广泛的应用。
其中银纳米粒子因其独特的光学性质引起了广泛的关注，银纳米粒子具有强烈的吸收和散射性能，可用作分子生物学、成像、传感、热疗、生物标记等领域的研究和应用。
接下来将介绍银纳米粒子的合成及其光学性质。
一、银纳米粒子合成银纳米粒子的制备方法通常有化学还原法、微乳液法、有机溶剂法、溶胶-凝胶法等多种，本文主要介绍化学还原法。
化学还原法是最常用的合成银纳米粒子的方法之一。
通常是将一定量的还原剂（如：硼氢化钠、氢氨水、乙二醛等）和银盐（如硝酸银、氟化银等）在适当条件下反应制备银纳米晶体。
常用的条件有反应温度、pH值、摇床速率和加入稳定剂等。
以硼氢化银为例，其一般反应方程为：Ag+ + BH4- → Ag^0 + 1/2H2↑ +H2B4O7^2-在银离子溶液中加入硼氢化钠时，硼氢化钠逐渐分解，释放出氢气并将Ag+还原成Ag粒子，从而形成银纳米粒子。
所得到的银纳米粒子直径大小约为1-100纳米不等，具有广泛的应用价值。
二、银纳米粒子光学性质银纳米粒子在可见光和紫外光区域的吸收和散射性能是其最重要的光学性质。
随着银纳米颗粒的尺寸减小，其光学性质也发生显著的变化。
当粒径小于10nm时，银粒子的表面吸收和散射多样性显著，而当粒径大于10nm时，吸收和散射的强度将随着粒子直径增加而线性增加。
1.表面等离子体共振吸收性质银纳米粒子表面存在的等离子体共振（SPR）现象是一种独特的光学现象。
在SPR区域，银纳米颗粒表面产生共振，其中某种频率的光被吸收，而另外一部分则被反射回来。
SPR区域的波长取决于银纳米粒子的直径和形状，且具有极强的吸收能力。
2.散射光性质银纳米粒子还具有非常强的散射光性质。
当银颗粒受到光的照射时，光子的能量会被吸收并激发颗粒表面自由电子的振动，在这个过程中发生能量交换，将能量以散射光子的形式重新释放出来，并具有灵敏的极化性质。
银纳米颗粒的制备和表征及其应用研究
银纳米颗粒的制备和表征及其应用研究一、银纳米颗粒概述银纳米颗粒是一种具有极小尺寸和高比表面积的银元素材料，具有广泛的应用前景。
它不仅具有光学、电学性质、化学反应特性，而且其表面形态独特，在医学、杀菌、催化剂等领域有着重要的应用价值。
在生物医学领域，银纳米颗粒作为一种新型的生物活性材料，已被广泛用于生物成像、药物传输和抗菌等方面的研究。
因此，银纳米颗粒的制备和表征技术吸引了广泛关注。
二、银纳米颗粒的制备方法银纳米颗粒的制备方法多样，目前主要包括化学法、物理法和生物法等。
化学法通常通过还原法、溶胶-凝胶法、微乳液法等方法制备银纳米颗粒；物理法包括电化学法、光还原法、等离子体法等；而生物法是利用植物细胞、微生物发酵物等靶向制备银纳米颗粒。
其中，还原法是目前应用最广泛、制备最简单的一种方法，主要是通过还原剂将银（Ag）离子还原成纳米银颗粒。
三、银纳米颗粒的表征方法银纳米颗粒的表征方法包括形态观察、粒径分析、晶体结构分析、表面等电点（pH）分析等。
形态观察主要利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等方法，通过观察颗粒的形状、大小、分布情况等信息，评价制备的银纳米颗粒的性质；粒径分析常用的是动态光散射仪（DLS）和激光粒度仪等技术，用来测量不同粒径银纳米颗粒的平均粒径、分布范围等信息；晶体结构分析通常利用X射线衍射仪（XRD）等技术，对银纳米颗粒结构进行分析；表面pH分析则在探究其表面电荷性质、稳定性等方面有着应用。
四、银纳米颗粒的应用研究银纳米颗粒的应用研究主要分为生物医学应用、杀菌消毒应用和催化剂应用等三大方面。
1.生物医学应用：银纳米颗粒在生物医学领域应用广泛，如生物成像、药物传输和抗菌等方面的研究。
其中，生物成像研究主要是利用银纳米颗粒作为生物标记，标记在细胞表面或部位，实现对生物体内部分或全部的无损成像；药物传输和释放研究则包括利用银纳米颗粒作为载体和通过调控其释放行为实现药物的精准释放；抗菌研究中，银纳米颗粒具有独特的物理和化学反应性质，能够对生物菌体进行杀灭和抑制。
银纳米粒子的制备与表征
银纳米粒子的制备与表征随着纳米技术的逐渐成熟，纳米材料作为一种具有特殊物理和化学性质的新型材料，已经逐渐应用于生物医学、环境保护、电子、光电、催化、能源等许多领域。
而银纳米粒子作为一种应用广泛的材料，其制备和表征技术也已逐渐成为重要的研究领域。
一、银纳米粒子的制备目前，银纳米粒子的制备方法主要有物理法、化学法、生物法等。
物理法：如光还原法、研磨法等。
光还原法是利用激光或紫外线等能量较强的光对氯化银水溶液进行加热处理，从而实现银的还原过程，生成纳米银颗粒；研磨法是将银片或银粉与研磨介质一起裂解、磨碎，使其颗粒度降至纳米尺度。
化学法：如还原法、碳化法、水热法等。
还原法是利用还原剂如硼氢化钠、乙醇、电解法等对银离子进行还原，生成银纳米颗粒；碳化法则是利用高温还原与碳化作用，生成纳米银颗粒；水热法是利用高温、高压等条件，将银离子在水介质中还原生成纳米银颗粒。
生物法：利用植物、动物或微生物等进行合成，是一种相对环保的方法。
如在植物中分离出含有还原银离子的叶绿体，再将还原后的银离子形成银纳米颗粒。
二、银纳米粒子的表征银纳米粒子的表征是对其形态、尺寸、分散性、稳定性、表面性质等进行分析。
主要的表征方法有透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、动态光散射仪(DLS)、紫外吸收光谱、拉曼光谱等。
TEM是目前使用最广泛的表征方法之一，其能够提供纳米颗粒的直接形貌信息，并测量其粒子的大小、形状、分布等。
SEM也可以提供颗粒表面形态信息。
DLS则是可以用于测定颗粒的大小、分散性以及稳定性等物理性质。
紫外吸收光谱和拉曼光谱则可以检测颗粒表面的等离子共振吸收峰和化学成分信息。
此外，X-射线衍射仪(XRD)和能量散射谱(EDS)也可以对样品的晶体结构和元素组成进行分析。
总之，银纳米粒子的制备和表征是探讨其特殊物理和化学性质的重要前奏，而随着纳米技术的不断进步，银纳米粒子将会在更广泛的领域中得到更广泛的应用。
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第28卷 第4期2010年12月 广西师范大学学报:自然科学版Jour nal of Guangx i N or mal U niv ersity :N atur al Science Editio n V ol.28 N o.4Dec.2010收稿日期:2010-05-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(20927007)通讯联系人:肖丹(1961—),男,广西桂林人,四川大学教授,博士。
E-mail:x ia odan@光化学还原制备IgG 包裹的银纳米颗粒庄贞静1,2,肖 丹1(1.四川大学化工学院,四川成都610064;2.华侨大学分子药物研究所,福建泉州362021)摘 要:采用光化学还原方法合成人免疫球蛋白(Ig G)包裹的银纳米颗粒胶体溶液,用X 射线衍射仪(XR D)和透射电子显微镜(T EM )等技术对合成的Ig G 包裹的银纳米颗粒组分和形态进行表征。
结果表明,采用光化学还原方法合成IgG 包裹的银纳米颗粒,粒径在10nm 左右。
得到的胶体溶液为黄色混浊液体,通过白光观察时,该胶体溶液呈透明状,其颜色随着制备条件的不同而发生变化。
本文对产生这种特殊光学透光现象的原因进行了初步分析。
关键词:银纳米颗粒;人免疫球蛋白;光化学还原中图分类号:T B 321 文献标识码:A 文章编号:1001-6600(2010)04-0081-05银纳米颗粒以其易于合成,具有极高的电导率、热导率、强烈的表面等离子体激发特性和拉曼增强特性引起科研工作者的关注。
目前有多种方法用来制备银纳米颗粒,主要可分为化学方法和物理方法2种类型。
化学方法主要有化学氧化还原法[1-3]、电化学方法[4-5]和微乳液法[6-7]等。
然而这些方法大多是在水相完成制备过程,制备的银纳米颗粒表面能大、反应活性高,因此必须采取保护措施避免银纳米颗粒的团聚。
物理方法主要有气相蒸发凝聚法和激光蒸发法[8]等。
物理方法制备银纳米颗粒的缺点在于所用设备昂贵、制备成本高而产率低。
本文采用光化学还原方法在人免疫球蛋白(IgG)的水溶液中,还原银离子制备银纳米颗粒。
光化学还原法制备银纳米颗粒时,整个反应在均相中进行,先产生较少的银作为晶核,后续还原的银沉积到银晶核上而使银晶核不断长大形成银纳米颗粒。
用该方法制备的纳米颗粒具有高度的分散性,可以获得不同粒径、颜色各异、稳定性好的银胶体溶液[9]。
该方法克服了加热法制备银纳米颗粒的不稳定以及出现黑色大颗粒沉淀物的缺陷,并且所获得的纳米粒子纯净,无过量还原剂或还原产物的污染。
邹凯等人用光化学还原的方法在聚乙烯吡咯烷酮存在下合成了银纳米线,并讨论了银纳米线在该体系的形成机理,认为聚乙烯吡咯烷酮在形成银纳米线的过程中主要是作为一维线状模板促进纳米颗粒在一维方向上聚集[10]。
此外,聚乙烯吡咯烷酮可在银纳米颗粒的制备中作保护剂,然而在只含有聚乙烯吡咯烷酮的水溶液体系中银的还原反应缓慢[11],若加入光引发剂或光敏剂则可以加快银纳米颗粒的形成[12]。
Khanna 等人在银离子与苯胺的溶液中用光还原的方法制备了银/聚苯胺的纳米复合颗粒[13]。
最近,各种二氧化硅、碳纳米管及二氧化钛纳米材料也被作载体用于光还原制备各种基于银纳米颗粒的纳米复合材料[14-16]。
采用环境友好的生物材料作为介质制备金属纳米颗粒已引起人们的关注。
例如,利用DNA 与银离子之间强烈的相互作用,Petty 等人以DNA 为介质,用化学还原方法合成了DNA 包裹的银纳米簇[17]。
Slocik 等人用化学还原方法还原组装在氨基功能化多肽上的金属离子(如金离子或银离子等),得到了多肽包裹的金属纳米颗粒[18]。
Shankar 等人用天竺葵叶汁快速还原银离子而形成稳定且具有很好晶形的银纳米颗粒,粒径在16～40nm,并且认为用天竺葵叶汁可以快速还原银离子形成银纳米颗粒,可能是由于天竺葵叶汁内的某种蛋白对银离子的还原作用[19],该蛋白具有类似于氨基酸及蚕丝蛋白所具有的还原金离子为金的功能[20]。
此外,牛血清白蛋白[21]和氨基酸[22]也被用于生物辅助组装纳米材料,以使得这些纳米材料具有生物兼容性,并提高材料的稳定性。
本文以Ig G 水溶液为介质,用光化学还原法在IgG 水溶液中还原银离子形成IgG 包裹的银纳米颗粒,用该方法制备的银胶体溶液具有特殊的光学透光现象,并对产生此种特殊光学透光现象的原因进行初步分析。
1 实验部分1.1 实验试剂硝酸银(分析纯,购自成都化学试剂厂);牛血清白蛋白(BSA )、人血清白蛋白(HSA )、葡萄糖氧化酶(GO)、人肝炎B 免疫球蛋白(HBIG)及人免疫球蛋白(Ig G)均购自成都荣升医药有限公司。
以上试剂均未经进一步纯化处理而直接使用。
实验所用水为二次蒸馏水。
1.2 实验仪器Tecnai 20高分辨透射电子显微镜(T EM )(飞利浦公司,荷兰);U V1000紫外可见分光光度计(上海天美科学仪器有限公司);DX-1000X 射线粉末衍射仪(XRD)(丹东方圆仪器公司);Zetasizer Nano ZS90激光粒度分析仪/zeta 电位仪(Malv ern 仪器公司,英国);SONY DSC -S 75数码相机(索尼公司,日本);O -LYMPUS BHF -7高压汞灯(奥林巴斯光学仪器有限公司,日本)。
市售日光灯(台灯)作为白光光源。
1.3 实验过程将4m L 3.75m mol/L 的硝酸银溶液与4mL 0.2或2.0g/L 的Ig G 水溶液均匀混合后,在200W 高压汞灯下照射7min ,即可制得Ig G 包裹的银纳米颗粒胶体溶液。
2 结果与讨论2.1 样品的XRD 和TEM 表征用XRD 对所制得Ig G 包裹银纳米颗粒胶体样品的成份进行表征,实验结果如图1所示。
图中除了1号衍射峰外(该峰可能是由于沉积在玻璃上的样品厚度太薄,而出现玻璃的非晶衍射峰),其余衍射峰分别与立方晶系银(JCPDS.4-0783)的(111),(200),(220)和(311)晶面所产生的衍射峰一致,表明在IgG 水溶液中银离子可以在高压汞灯的照射下,被还原形成银纳米颗粒。
在该样品中银颗粒所产生的衍射峰相对较宽,表明样品中所形成的银颗粒粒径较小,该结果与样品的TEM 表征结果一致。
图2为该样品的T EM 图,从该图可以看出通过简单的光化学还原方法即可大量制得IgG 包裹的银纳米颗粒,颗粒直径大概10nm,并且该颗粒易团聚形成粒径更大的微粒。
为了考察Ig G 在光化学还原银离子中的作用,实验将不含IgG 的硝酸银溶液直接在高压汞灯照射下进行光化学还原反应。
结果表明没有Ig G 存在时,硝酸银溶液经 图1 Ig G 包裹的银纳米颗粒的XR D 图 图2 Ig G 包裹银纳米颗粒的T EM 图F ig.1 XRD patt ern of t he I gG -encapsula ted A g Fig.2 T ypical T EM ima ges of I gG -encapsula ted A g nano par ticles nanopar ticles82 广西师范大学学报:自然科学版 第28卷光照后,其溶液颜色并没有发生明显的变化。
因此,可以认为Ig G 在该体系中,可能是作为电子给予体和传递体,参与光化学还原银离子形成银纳米颗粒。
2.2 IgG 包裹银纳米颗粒样品的光学透光现象及其成因的初步探讨硝酸银与Ig G 的混合溶液在高压汞灯下照射7min 后,得到黄色混浊溶液,然而透过白光观察该混浊溶液时,溶液却是澄清透明的,且其颜色根据制备条件的不同而发生变化。
当IgG 浓度为0.2g /L 时,得到的溶液为黄色混浊液。
但是当透过白光观察该溶液时,该溶液为澄清透明的紫色溶液。
当Ig G 浓度为2.0g /L 时,经过同样的光化学还原步骤后,所得胶体溶液仍是黄色的混浊液,透过白光观察时,该液体为澄清透明的酒红色溶液。
产生这种现象的原因可能是由于溶液中胶体颗粒具有类似胶体晶体阵列的有序排列,使得白光在透过该溶液时部分光被屏蔽掉[23-24]。
用紫外可见光谱法对这2种溶液的吸收光谱进行表征,结果如图3所示。
从图3可以看出溶液的吸收光谱随着IgG 浓度的增大其最大吸收峰从470nm 红移到512nm,与白光下观察到的颜色以及变化趋势一致,而所得到的吸收光谱峰形都较宽,这可能是由于IgG 包裹的银纳米颗粒在溶液中聚集形成尺寸分布较宽且粒径较大的颗粒所导致的。
图3 Ig G 包裹银纳米颗粒溶液的紫外-可见吸收光谱图 图4 I gG 包裹的银胶溶液的粒径分布图 Fig.3 A bsor pt ion spect ra o f IgG -encapsulated Ag F ig.4 Size distr ibutio n o f the Ig G-encapsulated A gnanopar ticlesco lloidal solutio n a . IgG =0.2g /L ;b . IgG =2g /L a . IgG =0.2g /L ;b . IgG =2g /L此外,通过离心手段,将该胶体溶液离心后去掉部分上清液,振荡,重新将被离心分离的颗粒分散在该溶液中,结果发现这种光学透光现象仍然存在,即重新分散的胶体颗粒仍是黄色的混浊液,而当透过白光观察时,该溶液仍是澄清透明的且保留未离心前溶液在白光下具有的颜色。
因此可以认为,该胶体溶液所具有的这种特殊光学透光现象并不是已发生团聚的银胶体颗粒在溶液中的特殊排列产生的,而可能是由于所合成的Ig G 包裹的银纳米颗粒在团聚过程中形成了具有某种特殊排列的结构而引起的,并且随着IgG 浓度的不同,IgG 包裹的银纳米颗粒的大小不同导致颗粒间距不同,引起合成的胶体溶液对光具有不同的屏蔽能力。
图4是在2种不同IgG 浓度下所制备样品的粒径分布图。
从图可以看出,胶体颗粒的尺寸随着Ig G 浓度的降低而减小。
这个结果可以作如下解释:当硝酸银溶液与IgG 溶液混合后,Ig G 对银离子具有很好的亲和力[17],使得部分银离子首先被吸附到Ig G 分子内部,并在光照条件下首先形成银纳米簇作为银核以供银纳米颗粒的生长。
由于在实验中银离子的量是固定的,在相同的光照时间下被光化学还原的银离子数量基本不变,因此当IgG 浓度较低时,所生成的IgG 包裹的银纳米颗粒粒径较大,表面电荷密度较小,颗粒间的聚集能力增强,而使得IgG 包裹的银纳米颗粒在团聚后体积收缩,因此在较低浓度的Ig G 溶液中制得的胶体颗粒粒径较小。
并且正是由于粒径不同,表面电荷不同,导致IgG 包裹的银纳米颗粒在相互团聚形成具有某种特殊排列结构的大颗粒过程中,颗粒间的间距不同,使得整个胶体溶液对光的屏蔽能力不同,因此透过白光观察时呈现不同颜色。